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解读全球首款MEMS超声波ToF传感器

2019-04-09 11:50
来源: 微迷网

据麦姆斯咨询介绍,基于MEMS技术的微型硅基声呐器件提供了毫米级精度的距离传感功能,并具有业内最低的功耗。这种MEMS超声波飞行时间(ToF)传感器可用于距离测量、位置追踪、人员存在检测以及消费电子、机器人、无人机等领域的避障应用。

Chirp Microsystems(TDK集团成员单位)首席执行官江梦雄(Meng-Hsiung Kiang)表示:超声波ToF传感器通常被认为是适用于汽车、工业以及无人机和机器人应用的最佳测距传感器。相比于光学传感器红外传感器,它具有诸多优势。它可提供最精确的距离测量,不受目标物体的尺寸或颜色的影响,也不受环境噪音的干扰,并且可以在阳光直射的环境下使用。这些优点以及坚固耐用、精确和可靠的特点让超声波传感器广泛应用于工业及汽车应用。 然而,直至今天,超声波ToF传感器仍需要复杂的信号处理,由于尺寸巨大而无法适用于消费电子产品。

解读全球首款MEMS超声波ToF传感器

Chirp Microsystems首席执行官江梦雄

正如TDK在并购Chirp Microsystems时,TDK高级副总裁兼Sensor Systems Business公司首席执行官Noboru Saito所说:“TDK致力于推动汽车、智能手机、健康医疗和工业产业的系统应用增长。我们的愿景是成为物联网应用的运动、声学、环境(气压、温度和湿度)以及超声波传感器的领先解决方案供应商,Chirp Microsystems独一无二的高附加值3D传感技术将完美补充我们的传感器解决方案产品线,帮助TDK成为超声波MEMS技术领域的领导者。我们的目标是继续成为客户最可靠的合作伙伴,为他们所面临的挑战提供解决方案。

千分之一的尺寸,百分之一的功耗

现在,TDK公司推出了一个基于MEMS的微型超声波传感器产品,相比于传统的超声波传感器,它可以提供相同的性能和可靠性,但其尺寸只有传统产品的千分之一,功耗低至传统产品的百分之一。这种微型传感器尺寸微小,可以集成到紧凑的消费品中使其具备超声波检测能力,例如,用于智能手机和可穿戴设备中。测量距离时,这种传感器首先发射超声波脉冲,然后监 听传感器视场范围内目标物的反射回声。每个回声均以声速传播,通过测量回声的飞行时间可精确地测量传感器至目标物的距离。

解读全球首款MEMS超声波ToF传感器

左侧图为MEMS超声波ToF传感器产品,右侧方框图为显示了与压电式MEMS超声换能器(PMUT)相连的SoC

PMUT由于采用了MEMS技术,收发恢复速度都非常快,因此可实现单孔收发。

目前,有两种产品可向客户提供工程样品,即最大传感范围为100cm的CH-101型和最大传感范围为500cm的CH-201长距离型传感器。这些微型装置采用了紧凑的3.5mm x 3.5mm LGA封装,将PMUT与定制的SoC芯片集成在一起,完成了所有超声波ToF传感器信号处理过程。CH-101和CH-201均采用1.8 V电源供电,并具有方便的I2C接口,可方便地集成到消费电子产品中。

解读全球首款MEMS超声波ToF传感器

如上图所示的超声波传感器参数,在功耗方面,Chirp Microsystems的技术是传统红外ToF传感器的1/500,非常适合消费类和便携式产品。

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